El telescopio James Webb detectó por primera vez dióxido de carbono en un exoplaneta

El telescopio espacial James Webb (JWST) detectó por primera vez la presencia de CO2 en la atmósfera de un exoplaneta, es decir un planeta fuera de nuestro sistema solar, un descubrimiento que demuestra las inmensas capacidades del flamante aparato científico y que entusiasma a los expertos en la búsqueda de vida extraterrestre.

El planeta en cuestión, llamado WASP-39b, es un gigante gaseoso y caliente que tiene la masa de Saturno y donde la vida tal como la conocemos sería imposible. Orbita muy cerca de una estrella similar al Sol a unos 700 años luz de la Tierra. Este descubrimiento implica que estas observaciones también pueden darse en planetas rocosos, con el objetivo último de determinar si uno de ellos abriga condiciones favorables a la vida.

“Para mí, es una puerta que se abre para estudios futuros de súper Tierras, incluso de Tierras”, declaró Pierre Olivier Lagage, astrofísico del Comisariado de la Energía Atómica (CEA) y uno de los tres coautores de estos trabajos publicados en la revista científica Nature.

“Mi primera reacción fue: guau, de verdad tenemos la posibilidad de detectar las atmósferas de planetas de la talla de la Tierra”, comentó en Twitter la profesora en astrofísica Natalie Batalha, de la universidad de California en Santa Cruz (UCSC), que lidera el equipo de astrónomos que hizo la detección. “Los datos de JWST mostraron una característica inequívoca de dióxido de carbono que era tan prominente que prácticamente nos gritaba”, precisó. La detección de CO2 además va a permitir aprender más sobre la formación de WASP-39 b, que fue descubierto en 2011, precisó la NASA. Este planeta fue seleccionado a partir de varios criterios que hacían su observación más fácil en momentos en que los científicos todavía evalúan las capacidades del telescopio, que reveló sus primeras imágenes hace menos de dos meses.

Para sus observaciones, el James Webb usa el método de tránsitos, es decir, cuando el planeta pasa delante de su estrella, el telescopio capta la ínfima variación de luminosidad resultante. En seguida, analiza la luz “filtrada” a través de la atmósfera del planeta. Las diferentes moléculas presentes en la atmósfera dejan marcas específicas que permiten determinar su composición. Los telescopios Hubble y Spitzer ya habían detectado vapor de agua, sodio y potasio en la atmósfera de este planeta, pero el James Webb pudo ir más lejos gracias a su enorme sensibilidad de infrarrojos.

Usando el espectrógrafo de infrarrojo cercano (NIRSpec) en JWST, el equipo obtuvo un “espectro de transmisión” de alta resolución que muestra la luz transmitida a través de la atmósfera de WASP-39b separada en sus longitudes de onda componentes. Batalha dijo que los datos arrojaron “curvas de luz exquisitas” y mostraron que el instrumento NIRSpec supera las expectativas para la espectroscopia de transmisión. Esto es un buen augurio para las observaciones de pequeños planetas rocosos, que se espera que tengan dióxido de carbono en sus atmósferas (cuando tienen atmósferas) pero que no darán una señal tan fuerte como un planeta gigante como WASP-39b.

En el comunicado de la NASA, Zafar Rustamkulov, de la universidad Johns Hopkins, comenta lo que sintió cuando la presencia de CO2 fue claramente establecida: “Fue un momento especial, alcanzar un punto de inflexión en la ciencia de los exoplanetas”. “Los datos de JWST mostraron una característica inequívoca de dióxido de carbono que era tan prominente que prácticamente nos gritaba”. El dióxido de carbono es un componente importante de las atmósferas de los planetas de nuestro sistema solar, que se encuentra en planetas rocosos como Marte y Venus, así como en gigantes gaseosos como Júpiter y Saturno. Para los investigadores de exoplanetas, es importante como gas que probablemente podrán detectar en pequeños planetas rocosos y como indicador de la abundancia general de elementos pesados en las atmósferas de los planetas gigantes.

“El dióxido de carbono es en realidad una vara de medir muy sensible, la mejor que tenemos, para elementos pesados en atmósferas de planetas gigantes, por lo que el hecho de que podamos verlo tan claramente es realmente genial”, dijo el coautor Jonathan Fortney, profesor de astronomía y astrofísica en la UCSC y directora del Laboratorio de Otros Mundos. Las estrellas y los planetas gigantes gaseosos están hechos principalmente de los elementos más livianos, hidrógeno y helio, pero la abundancia de elementos más pesados, lo que los astrónomos llaman “metalicidad”, es un factor crítico en la formación de planetas, explicó Fortney.

“La capacidad de determinar la cantidad de elementos pesados en un planeta es fundamental para comprender cómo se formó, y podremos usar esta vara de medición de dióxido de carbono para un montón de exoplanetas para desarrollar una comprensión integral de la composición de los planetas gigantes”, concluyó el experto. Fortney notó que WASP-39b parece tener una composición similar a la de Saturno. La metalicidad de Saturno es 10 veces mayor que la del sol, y WASP-39b también parece estar enriquecido en elementos pesados unas 10 veces en relación con el sol. “Eso es súper interesante, y nos encantaría saber si todos los planetas de la masa de Saturno tienen la misma metalicidad”, dijo. “Fue emocionante ver esto en otro sistema, porque no sabíamos qué esperar cuando pasamos de los planetas de nuestro sistema solar a las atmósferas de los exoplanetas”.

Situado en la constelación de Virgo, WASP-39b está más de 20 veces más cerca de su estrella que la Tierra del sol. Aunque tiene aproximadamente la misma masa que Saturno, es menos denso y aproximadamente un 50 por ciento más grande, probablemente debido al calentamiento por estar tan cerca de su estrella anfitriona. Las observaciones anteriores mostraron que tiene cielos relativamente despejados, lo que lo convierte en un buen objetivo para la espectroscopia de transmisión y para conocer al detalle su composición.

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